Мэдээ
01
Нунтаглах явцад төмөр замын исэлдэлтийн байдал
2024-12-25
Зүлгүүр ба төмөр замын харилцан үйлчлэлийн явцад төмөр замын хуванцар хэв гажилт нь дулааныг үүсгэдэг ба зүлгүүр ба төмөр замын материалын хоорондох үрэлт нь нунтаглах дулааныг үүсгэдэг. Ган төмөр замыг нунтаглах нь байгалийн орчинд хийгддэг бөгөөд нунтаглах явцад ган төмөр материал нь нунтаглалтын халуунд зайлшгүй исэлддэг. Ган төмөр замын гадаргуугийн исэлдэлт ба төмөр замын түлэгдэлтийн хооронд нягт хамаарал байдаг. Тиймээс нунтаглах явцад төмөр замын гадаргуугийн исэлдэлтийн шинж чанарыг судлах шаардлагатай.
Шахалтын бат бэх 68.90 МПа, 95.2 МПа, 122.7 МПа гэсэн гурван төрлийн нунтаглагч чулуу бэлтгэсэн гэж мэдээлсэн. Нунтаглах чулууны бат бэхийн дарааллаар GS-10, GS-12.5, GS-15 зэргийг эдгээр гурван бүлгийн нунтаглагч чулууг төлөөлдөг. Гурван багц нунтаглагч чулуугаар нунтагласан ган төмөр замын дээжийн хувьд GS-10, GS-12.5, GS-15, тэдгээрийг RGS-10, RGS-12.5, RGS-15-аар төлөөлдөг. 700 Н, 600 эрг / мин, 30 секундын нунтаглалтын нөхцөлд нунтаглах туршилтыг явуулна. Туршилтын илүү ойлгомжтой үр дүнд хүрэхийн тулд төмөр замын нунтаглах чулуу нь зүү дисктэй харилцах горимыг ашигладаг. Нунтаглалтын дараа төмөр замын гадаргуугийн исэлдэлтийн шинж чанарыг шинжлэх.
Газрын ган төмөр замын гадаргуугийн морфологийг SM болон SEM ашиглан 1-р зурагт үзүүлсний дагуу ажиглаж, шинжилсэн. Газрын төмөр замын гадаргуугийн SM-ийн үр дүнгээс харахад нунтаглах чулууны бат бөх чанар нэмэгдэхийн хэрээр газрын төмөр замын гадаргуугийн өнгө нь хөх, шар хүрэн өнгөтэй болж, төмөр замын анхны өнгө болж хувирдаг. Лин нар хийсэн судалгаа. Нунтаглалтын температур 471 хэмээс доош байвал төмөр замын гадаргуу хэвийн өнгөтэй болохыг харуулсан. Нунтаглалтын температур 471-600 ℃ бол төмөр зам цайвар шаргал өнгөтэй, нунтаглах температур 600-735 ℃ бол төмөр замын гадаргуу цэнхэр өнгөтэй түлэгдэлттэй байна. Иймд газрын төмөр замын гадаргуугийн өнгөний өөрчлөлтийг үндэслэн нунтаглах чулууны бат бэх буурах тусам нунтаглалтын температур аажмаар нэмэгдэж, төмөр замын шаталтын зэрэг нэмэгддэг гэж дүгнэж болно. EDS нь газрын ган төмөр замын гадаргуу болон хог хаягдлын ёроолын гадаргуугийн элементийн найрлагад дүн шинжилгээ хийхэд ашигласан. Үр дүнгээс харахад нунтаглах чулууны бат бөх чанар нэмэгдэхийн хэрээр төмөр замын гадаргуу дээрх O элементийн агууламж буурч, төмөр замын гадаргуу дээрх өнгө өөрчлөгдөх хандлагатай нийцэж, төмөр замын гадаргуу дээрх Fe ба O-ийн холболт багасч, төмөр замын исэлдэлтийн зэрэг буурч байгааг харуулж байна. Үүний зэрэгцээ нунтаглах чулууны бат бөх чанар нэмэгдэхийн хэрээр нунтаглалтын хог хаягдлын доод гадаргуу дээрх O элементийн агууламж буурдаг. Ган төмөр замын гадаргууг ижил нунтаглагч чулуугаар нунтаглах ба нунтаглалтын хог хаягдлын доод гадаргуугийн хувьд сүүлийнх нь гадаргуу дээрх O элементийн агууламж эхнийхээс өндөр байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хагархай үүсэх үед хуванцар деформаци үүсч, зүлгүүрийн шахалтын улмаас дулаан үүсдэг; Хог хаягдлыг гадагшлуулах явцад хог хаягдлын доод гадаргуу нь зүлгүүрийн урд талын гадаргууг үрж, дулааныг үүсгэдэг. Иймээс хог хаягдлын хэв гажилт ба үрэлтийн дулааны хосолсон нөлөө нь хог хаягдлын ёроолын гадаргуу дээр илүү их исэлдүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд үүний үр дүнд O элементийн агууламж өндөр байдаг.
(a) Бага бат бэх нунтаглах чулуун нунтагласан ган төмөр замын гадаргуу (RGS-10)
(б) Дунд зэргийн бат бэх нунтаглагч чулуутай ган төмөр замын гадаргуу (RGS-12.5)
(в) Өндөр бат бэх нунтаглах чулуун нунтагласан ган төмөр замын гадаргуу (RGS-15)
Зураг 1. Нунтаглах чулууг янз бүрийн эрчимтэй нунтагласны дараа ган төмөр замын гадаргуугийн хэлбэр, хог хаягдлын хэлбэр, EDS шинжилгээ.
Ган рельсийн гадаргуу дээрх исэлдэлтийн бүтээгдэхүүн, төмөр замын гадаргуугийн шаталтын зэрэгтэй исэлдэх бүтээгдэхүүний өөрчлөлтийг цаашид судлахын тулд газрын ган төмөр замын гадаргуугийн ойролцоох давхарга дахь элементүүдийн химийн төлөвийг илрүүлэхийн тулд рентген фотоэлектрон спектроскопи (XPS) ашигласан. Үр дүнг 2-р зурагт үзүүлэв. Нунтаглагч чулууг янз бүрийн эрчимтэй нунтагласны дараа төмөр замын гадаргуугийн бүрэн спектр шинжилгээний үр дүнгээс (Зураг 2 (а)) төмөр замын гадаргуу дээр C1s, O1s, Fe2p оргилууд байгаа бөгөөд төмөр замын гадаргуу дээрх шаталтын зэрэгтэй холбоотойгоор O атомын хувь буурч байгаа нь EDS-ийн шинжилгээний үр дүнгийн загвартай нийцэж байгааг харуулж байна. XPS нь материалын гадаргуугийн давхаргын (ойролцоогоор 5 нм) ойролцоох элементийн төлөвийг илрүүлдэг тул ган төмөр замын субстраттай харьцуулахад XPS бүрэн спектрээр илрүүлсэн элементүүдийн төрөл, агуулгад тодорхой ялгаа байдаг. C1s оргил (284.6 эВ) нь бусад элементүүдийн холболтын энергийг тохируулахад голчлон ашиглагддаг. Ган төмөр замын гадаргуу дээрх исэлдэлтийн гол бүтээгдэхүүн нь Fe оксид байдаг тул Fe2p-ийн нарийн спектрийг нарийвчлан шинжилдэг. Зураг 2 (b)-аас (d) RGS-10, RGS-12.5, RGS-15 ган төмөр замын гадаргуу дээрх Fe2p-ийн нарийн спектрийн шинжилгээг тус тус үзүүлэв. Үр дүн нь Fe2p3/2-тай холбоотой 710.1 эВ ба 712.4 эВ-д хоёр холболтын энергийн оргил байгааг харуулж байна; 723.7 эВ ба 726.1 эВ-д Fe2p1/2-ийн холбох энергийн оргилууд байдаг. Fe2p3/2-ийн хиймэл дагуулын оргил нь 718.2 эВ байна. 710.1 эВ ба 723.7 эВ-ийн хоёр оргил нь Fe2O3 дахь Fe-O-ийн холболтын энергитэй холбоотой байж болох бөгөөд 712.4 эВ ба 726.1 эВ-ийн оргилууд нь FeO дахь Fe-O-ийн холболтын энергитэй холбоотой байж болно. Үр дүн нь Fe3O4 Fe2O3 болохыг харуулж байна. Үүний зэрэгцээ 706.8 эВ-т аналитик оргил илрээгүй нь газрын төмөр замын гадаргуу дээр элементийн Fe байхгүй байгааг харуулж байна.
(a) Бүрэн спектрийн шинжилгээ
(б) RGS-10 (цэнхэр)
(в) RGS-12.5 (цайвар шар)
(г) RGS-15 (ган төмөр замын анхны өнгө)
Зураг 2. Янз бүрийн түвшний түлэгдэлт бүхий төмөр замын гадаргуугийн XPS шинжилгээ
Fe2p нарийн спектрийн оргил талбайн хувь нь RGS-10, RGS-12.5-аас RGS-15 хүртэл Fe2+2p3/2 ба Fe2+2p1/2-ийн оргил талбайн хувь нэмэгдэж, Fe3+2p3/2, Fe3+2p1/2-ийн оргил талбайн хувь буурч байгааг харуулж байна. Энэ нь төмөр замын гадаргуугийн шаталтын зэрэг буурах тусам гадаргуугийн исэлдэлтийн бүтээгдэхүүн дэх Fe2+ агууламж нэмэгдэж, харин Fe3+ агууламж буурч байгааг харуулж байна. Исэлдэлтийн бүтээгдэхүүний янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн үр дүнд газрын төмөр замын янз бүрийн өнгө үүсдэг. Гадаргуугийн түлэгдэлтийн түвшин (цэнхэр) өндөр байх тусам исэлд агуулагдах Fe2O3 бүтээгдэхүүний агууламж өндөр байна; Гадаргуугийн шаталтын түвшин бага байх тусам FeO бүтээгдэхүүний агууламж өндөр болно.